📄Работа №130936
Тема: Функциональные свойства монокристаллов сплава Ni55Fei8Ga27 с памятью формы
Характеристики работы
Тип работы
Магистерская диссертация
Предмет
Механика
Объем:
51 листов
Год:
2017
Просмотров:
85
4920
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение…………………………………………………………………………...4
Глава 1. Обзор литературы……………………………………………………….6
1.1. Мартенситные превращения и эффекты памяти формы………….6
1.2. Мартенситные превращения в монокристаллах сплава
Ni-Fe-Ga…………………………………………………………….12
1.3. Эффекты памяти формы в монокристаллах Ni-Fe-Ga…………..18
Глава 2. Цели и объекты исследования………………………………………..22
2.1. Цели исследования………………………………………………..22
2.2. Объекты и методы исследования………………………………...24
Глава 3. Результаты исследования……………………………………………..26
3.1. Влияние предварительной деформации на эффекты памяти
формы и обратимой памяти формы в [001]-монокристаллах сплава
Ni55Fe18Ga27………………………………………………………………………26
3.2. Влияние напряжения на эффекты пластичности превращения и
памяти формы в [001]-монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27…………………33
3.2.1. Эффекты пластичности превращения и памяти формы в
режиме охлаждения и нагревания под нагрузкой…………………………….33
3.2.2. Эффекты пластичности превращения и памяти формы в
режиме охлаждения под нагрузкой и нагревания в свободном состоянии…37
3.3. Влияние предварительной деформации на генерацию реактивных
напряжений в [001]-монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27……………………41
3.4. Влияние предварительной деформации, заданной в аустенитном
состоянии, на эффект обратимой памяти формы в [001]-монокристаллах
сплава Ni55Fe18Ga27………………………………………………………………44
Заключение………………………………………………………………………47
Список используемой литературы
Глава 1. Обзор литературы……………………………………………………….6
1.1. Мартенситные превращения и эффекты памяти формы………….6
1.2. Мартенситные превращения в монокристаллах сплава
Ni-Fe-Ga…………………………………………………………….12
1.3. Эффекты памяти формы в монокристаллах Ni-Fe-Ga…………..18
Глава 2. Цели и объекты исследования………………………………………..22
2.1. Цели исследования………………………………………………..22
2.2. Объекты и методы исследования………………………………...24
Глава 3. Результаты исследования……………………………………………..26
3.1. Влияние предварительной деформации на эффекты памяти
формы и обратимой памяти формы в [001]-монокристаллах сплава
Ni55Fe18Ga27………………………………………………………………………26
3.2. Влияние напряжения на эффекты пластичности превращения и
памяти формы в [001]-монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27…………………33
3.2.1. Эффекты пластичности превращения и памяти формы в
режиме охлаждения и нагревания под нагрузкой…………………………….33
3.2.2. Эффекты пластичности превращения и памяти формы в
режиме охлаждения под нагрузкой и нагревания в свободном состоянии…37
3.3. Влияние предварительной деформации на генерацию реактивных
напряжений в [001]-монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27……………………41
3.4. Влияние предварительной деформации, заданной в аустенитном
состоянии, на эффект обратимой памяти формы в [001]-монокристаллах
сплава Ni55Fe18Ga27………………………………………………………………44
Заключение………………………………………………………………………47
Список используемой литературы
📖 Введение
Сплавы с эффектом памяти формы находят широкое применение в различных отраслях техники благодаря необычной способности восстанавливать значительные неупругие деформации при разгрузке или
нагревании. Несмотря на то, что к настоящему времени открыли большое
количество сплавов с памятью формы, самым широко используемым сплавом является сплав на основе TiNi. Вместе с тем этот материал обладает рядом недостатков, основным из которых является низкая стабильность свойств при термо и механоциклировании. В связи с этим поиск новых материалов, функциональные свойства которых будут близки к свойствам никелида титана, является очень актуальной задачей. К одним из таких сплавов относится сплав на основе Ni-Fe-Ga – сплав Гейслера.
Первоначально этот материал был синтезирован как магнитный сплав с памятью формы, однако, в последствие, было обнаружено, что величина деформации, которая может быть инициирована изменением магнитного поля, в этом сплаве оказывается незначительной по сравнению с другими магнитными сплавами с памятью формы. Поэтому сплав на основе Ni-Fe-Ga оказался неперспективным как магнитный материал. Вместе с тем исследование функциональных свойств этого сплава, в первую очередь, эффекта псевдоупругости, показало, что этот материал может быть рассмотрен в качестве обычного сплава с памятью формы и стать заменой сплавам на основе никелида титана.
Для того, чтобы сделать заключение о том, могут ли сплавы на основе Ni-Fe-Ga полноценно заменить сплавы на основе TiNi, необходимо сравнить весь комплекс функциональных свойств, который помимо эффекта псевдоупругости включает в себя эффекты пластичности превращения и памяти формы, однократный эффект памяти формы, эффект обратимой памяти формы и эффект генерации напряжений. Однако к настоящему времени в сплавах на основе Ni-Fe-Ga хорошо исследован лишь эффект псевдоупругости и показано, что параметры этого эффекта превосходят характеристики эффекта псевдоупругости в сплавах на основе TiNi. В сплавах на основе Ni-Fe-Ga величина обратимой деформации оказывается больше, температурный интервал проявления этого эффекта шире, а стабильность воспроизведения диаграммы деформирования лучше, чем в сплавах на основе TiNi. Существует лишь несколько работ, посвященных изучению эффектов пластичности превращения и памяти формы, данные которых показывают, что величина обратимой деформации несколько ниже, чем в сплавах на основе TiNi, а зависимость величин этих эффектов от напряжения является немонотонной и нехарактерной для сплавов с памятью формы, однако причина этого остается неясной. Эффекты однократной и обратимой памяти формы, а также генерация реактивных напряжения вообще не были изучены. Таким образом, для того определить, могут ли сплавы на основе Ni-Fe-Ga конкурировать с никелидом титана, необходимо провести комплексное исследование эффектов памяти формы в этом материале, что и стало основной целью данной работы. В работе изучено проявление эффектов пластичности превращения и памяти формы при охлаждении и нагревании в различных режимах, эффект однократной памяти формы при нагревании предварительно деформированных сплавов, эффекты обратимой памяти формы при охлаждении и нагревании после различных условий предварительного деформирования и эффект генерации реактивных напряжений в монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001].
нагревании. Несмотря на то, что к настоящему времени открыли большое
количество сплавов с памятью формы, самым широко используемым сплавом является сплав на основе TiNi. Вместе с тем этот материал обладает рядом недостатков, основным из которых является низкая стабильность свойств при термо и механоциклировании. В связи с этим поиск новых материалов, функциональные свойства которых будут близки к свойствам никелида титана, является очень актуальной задачей. К одним из таких сплавов относится сплав на основе Ni-Fe-Ga – сплав Гейслера.
Первоначально этот материал был синтезирован как магнитный сплав с памятью формы, однако, в последствие, было обнаружено, что величина деформации, которая может быть инициирована изменением магнитного поля, в этом сплаве оказывается незначительной по сравнению с другими магнитными сплавами с памятью формы. Поэтому сплав на основе Ni-Fe-Ga оказался неперспективным как магнитный материал. Вместе с тем исследование функциональных свойств этого сплава, в первую очередь, эффекта псевдоупругости, показало, что этот материал может быть рассмотрен в качестве обычного сплава с памятью формы и стать заменой сплавам на основе никелида титана.
Для того, чтобы сделать заключение о том, могут ли сплавы на основе Ni-Fe-Ga полноценно заменить сплавы на основе TiNi, необходимо сравнить весь комплекс функциональных свойств, который помимо эффекта псевдоупругости включает в себя эффекты пластичности превращения и памяти формы, однократный эффект памяти формы, эффект обратимой памяти формы и эффект генерации напряжений. Однако к настоящему времени в сплавах на основе Ni-Fe-Ga хорошо исследован лишь эффект псевдоупругости и показано, что параметры этого эффекта превосходят характеристики эффекта псевдоупругости в сплавах на основе TiNi. В сплавах на основе Ni-Fe-Ga величина обратимой деформации оказывается больше, температурный интервал проявления этого эффекта шире, а стабильность воспроизведения диаграммы деформирования лучше, чем в сплавах на основе TiNi. Существует лишь несколько работ, посвященных изучению эффектов пластичности превращения и памяти формы, данные которых показывают, что величина обратимой деформации несколько ниже, чем в сплавах на основе TiNi, а зависимость величин этих эффектов от напряжения является немонотонной и нехарактерной для сплавов с памятью формы, однако причина этого остается неясной. Эффекты однократной и обратимой памяти формы, а также генерация реактивных напряжения вообще не были изучены. Таким образом, для того определить, могут ли сплавы на основе Ni-Fe-Ga конкурировать с никелидом титана, необходимо провести комплексное исследование эффектов памяти формы в этом материале, что и стало основной целью данной работы. В работе изучено проявление эффектов пластичности превращения и памяти формы при охлаждении и нагревании в различных режимах, эффект однократной памяти формы при нагревании предварительно деформированных сплавов, эффекты обратимой памяти формы при охлаждении и нагревании после различных условий предварительного деформирования и эффект генерации реактивных напряжений в монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001].
✅ Заключение
1. Монокристаллы сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001] деформируются в мартенситном состоянии за счет переориентации 10М мартенсита и последовательных межмартенситных превращений 10М14МL10. При
разгрузке реализуются обратные межмартенситные превращения
L1014М10М, что сопровождается восстановлением большой неупругой деформации (до 13 %).
2. Эффект однократной памяти формы реализуется за счет обратного превращения 10М мартенсита в аустенит. Увеличение предварительной деформации приводит к возрастанию величины эффекта памяти формы до тех пор, пока деформирование осуществляется за счет переориентации 10М мартенсита. Появление под нагрузкой 14М и L10 фаз не влияет на значение эффекта памяти формы, максимальная величина которого составляет 4,6%.
3. Установлено, что увеличение напряжения, действующего при охлаждении и нагревании, уменьшает величины эффектов пластичности превращения и памяти формы. Показано, что это связано с тем, что при нагрузке при температуре выше Ак часть аустенитной фазы переходит в мартенситную фазу в том случае, если напряжение превышает предел образования 14М мартенсита (более 70 МПа). Чем выше значение напряжения, тем больший объем сплава переходит в мартенситную фазу при нагрузке и тем меньший объем сплава испытывает мартенситное превращение при охлаждении и нагревании под напряжением, и тем меньше величины эффектов пластичности превращения и памяти формы.
4. При нагревании в ненапряженном состоянии обратное превращение испытывает как мартенсит, появившийся при охлаждении под нагрузкой, так и мартенсит, возникший при деформировании, поэтому величина эффекта памяти формы оказывается выше величины эффекта пластичности превращения и эффекта памяти формы, реализованного при нагревании под напряжением. С увеличением нагрузки, действующей при охлаждении,48 величина эффекта памяти формы при нагревании без нагрузки возрастает до 5 %, что соответствует кристаллографическому ресурсу 10М L21 перехода.
5. В монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001] наблюдается эффект обратимой памяти формы мартенситного типа вне зависимости от способа и температуры предварительного деформирования. Максимальное значение эффекта обратимой памяти формы составляет 2,5% и наблюдается после предварительного деформирования за счет эффекта пластичности превращения.
6. В монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001] наблюдается эффект генерации реактивных напряжений, однако его величина незначительна и не превосходит 15 МПа.
7. Сплав Ni55Fe18Ga27 может конкурировать с никелидом титана только при реализации эффекта псевдоупругости. Величины других эффектов памяти формы оказываются ниже, чем в сплавах на основе TiNi
разгрузке реализуются обратные межмартенситные превращения
L1014М10М, что сопровождается восстановлением большой неупругой деформации (до 13 %).
2. Эффект однократной памяти формы реализуется за счет обратного превращения 10М мартенсита в аустенит. Увеличение предварительной деформации приводит к возрастанию величины эффекта памяти формы до тех пор, пока деформирование осуществляется за счет переориентации 10М мартенсита. Появление под нагрузкой 14М и L10 фаз не влияет на значение эффекта памяти формы, максимальная величина которого составляет 4,6%.
3. Установлено, что увеличение напряжения, действующего при охлаждении и нагревании, уменьшает величины эффектов пластичности превращения и памяти формы. Показано, что это связано с тем, что при нагрузке при температуре выше Ак часть аустенитной фазы переходит в мартенситную фазу в том случае, если напряжение превышает предел образования 14М мартенсита (более 70 МПа). Чем выше значение напряжения, тем больший объем сплава переходит в мартенситную фазу при нагрузке и тем меньший объем сплава испытывает мартенситное превращение при охлаждении и нагревании под напряжением, и тем меньше величины эффектов пластичности превращения и памяти формы.
4. При нагревании в ненапряженном состоянии обратное превращение испытывает как мартенсит, появившийся при охлаждении под нагрузкой, так и мартенсит, возникший при деформировании, поэтому величина эффекта памяти формы оказывается выше величины эффекта пластичности превращения и эффекта памяти формы, реализованного при нагревании под напряжением. С увеличением нагрузки, действующей при охлаждении,48 величина эффекта памяти формы при нагревании без нагрузки возрастает до 5 %, что соответствует кристаллографическому ресурсу 10М L21 перехода.
5. В монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001] наблюдается эффект обратимой памяти формы мартенситного типа вне зависимости от способа и температуры предварительного деформирования. Максимальное значение эффекта обратимой памяти формы составляет 2,5% и наблюдается после предварительного деформирования за счет эффекта пластичности превращения.
6. В монокристаллах сплава Ni55Fe18Ga27 с ориентацией [001] наблюдается эффект генерации реактивных напряжений, однако его величина незначительна и не превосходит 15 МПа.
7. Сплав Ni55Fe18Ga27 может конкурировать с никелидом титана только при реализации эффекта псевдоупругости. Величины других эффектов памяти формы оказываются ниже, чем в сплавах на основе TiNi
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.